《Applied Microbiology》：Optimized Decolorization of Methylene Blue by Bacillus cereus: A Genomic and Analytical Approach
Fatima Hamadeh,
Thibaut Armel Chérif Gnimadi,
Mano Joseph Mathew,
Charbel Al-Bayssari,
Mounir Kassir,
Rana El Hajj and
Dalia El Badan
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本研究针对合成染料亚甲基蓝(MB)对水体的毒性、持久性及常规处理难降解等问题，从黎巴嫩Saida垃圾场筛选到一株高效MB降解菌——蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus) BC WW Saida，经全基因组测序鉴定含多种降解酶系，优化条件下脱色率达82%，HPLC证实结构转化，为工业废水绿色治理提供潜力菌株。
合成染料如亚甲基蓝(MB)作为纺织、皮革等行业广泛应用的着色剂，因其芳香族结构的稳定性、水体毒性和抗降解特性，已成为全球水环境中的顽固污染物。这类染料不仅阻碍水生光合作用、破坏生态平衡，还威胁人类健康。传统物理化学处理方法虽短期有效，却面临成本高、二次污染严重等瓶颈，因此寻找经济高效的微生物降解策略成为环境科学领域的迫切课题。
在这项发表于《Applied Microbiology》的研究中，Fatima Hamadeh等人聚焦黎巴嫩受工业污染严重的Saida垃圾场，成功分离出一株具有显著MB降解能力的蜡样芽孢杆菌BC WW Saida，通过多组学与生化手段系统解析了其脱色机理与环境应用潜力。
研究团队采用的关键技术包括：从Saida垃圾场土壤/废弃物中富集并筛选MB耐受菌株；通过光学密度(OD664 nm)监测动力学降解率；利用高效液相色谱(HPLC-DAD)验证代谢产物；基于Oxford Nanopore平台完成全基因组测序与RASTk功能注释；结合系统发育树分析菌株进化地位。
3.1. Isolation of MB-Degrading Bacteria
从Saida垃圾场样品中筛选到5株细菌，其中3号菌株在含MB(50 mg/L)平板上形成清晰透明圈，被确认为优势降解菌并命名为Bacillus cereus BC WW Saida。
3.2. MB Degradation Assay
动态监测显示，该菌株在168 h内对50 mg/L MB的脱色率从24 h的73.18±0.64%提升至140 h的82.20±1.54%，最终稳定在81.70±5.06%，证明其持续代谢能力。
3.3. HPLC Confirmation of Dye Degradation
HPLC图谱对比发现：对照组MB保留时间(RT=4.227 min)的主峰在菌株处理后强度显著降低，同时出现新次级峰，表明发生了分子结构裂解而非单纯吸附。
3.4. Genomic Sequencing and Phylogenetic Analysis
全基因组测序显示菌株基因组大小为5,137,921 bp(GC含量35.5%)，完整度100%、污染率0.15%。Prokka注释预测5384个蛋白编码序列(CDS)，鉴定出azoreductase、peroxidase、superoxide dismutase等关键降解/抗氧化酶基因；16S rRNA系统发育将其聚类于已知染料降解的B. cereus分支。
3.5. Genome Annotation and Biosynthetic Gene Cluster (BGC) Identification
RASTk功能分类显示，氨基酸衍生物(335基因)、碳水化合物(259基因)代谢最丰富，另含应激响应(40基因)、膜转运(41基因)等适应性基因簇；鉴定出4个次级代谢合成基因簇(BGCs)，涉及fengycin、bacillibactin等代谢物，可能协同参与解毒过程。
综合讨论指出，B. cereus BC WW Saida的快速脱色能力源于其FMN依赖性NADH azoreductase(Ⅰ/Ⅱ/Ⅳ型)、NADPH依赖还原酶及过氧化物酶等多酶协同体系，可分别切断偶氮键(-N=N-)和氧化芳环。相较于报道的其他降解菌(Acinetobacter johnsonii BP1脱色率约60%)，该菌株82%的效率更优，且污染环境长期驯化使其具备更强的底物广谱性与环境韧性。基因组中氧化应激酶(catalase等)的存在进一步保障了对有毒中间体的耐受性。
结论强调，该研究从分子层面揭示了BC WW Saida的MB降解网络，证实其在复杂工业废水中具有实际应用价值，未来需进一步优化工艺参数(pH、温度等)并追踪代谢产物的生态风险，以推动其成为传统污水处理的绿色替代方案。
